Giftige eiwitten worden tijdens het slapen afgevoerd via een ingenieus vloeistofsysteem. Wetenschappers hebben nu ontdekt hoe dit werkt.

Maar liefst één op de vijf Nederlanders slaapt slecht. Dat is niet best, want naast gezond eten en voldoende bewegen is ook een goede nachtrust belangrijk. Een van de redenen hiervoor is dat tijdens de slaap je hersenen worden schoongespoeld. Nu hebben wetenschappers van onder meer de Universiteit van Kopenhagen ontdekt hoe deze klaring van afvalstoffen werkt. Ze publiceerden erover in het wetenschappelijke tijdschrift Cell.

Lees ook:

• Dit buideldier ruilt slaap in voor seks
• ‘Je besteedt een derde van je leven aan slapen’
• Wat doet slecht slapen met je hersenen?

Het glymfatische systeem

Gedurende de dag bouwen zich heel wat eiwitten op in je hersenen. Vele daarvan zijn op de lange duur giftig. Ze kunnen bijvoorbeeld plaques vormen die hersencellen beschadigen. En dus moeten ze regelmatig worden afgevoerd.

Dat gebeurt via het zogenoemde glymfatische systeem. Dat systeem bestaat uit een netwerk van vloeistofkanaaltjes in de hersenen en het ruggenmerg. Door dat netwerk stroomt hersenvocht, dat de overtollige eiwitten met zich meeneemt en het brein uitspoelt. Uiteindelijk belanden de afvalstoffen in de lever, waar ze worden afgebroken.

Aan dat transport van hersenvocht moet een soort pomp ten grondslag liggen. Maar hoe werkt die pomp precies? Deense wetenschappers, onder leiding van Maiken Nedergaard, lichten met hun onderzoek een tipje van de sluier op.

Ritmische pulsen

De onderzoekers keken naar in slaap vallende muizen. De dieren waren genetisch zo aangepast dat ze fluorescent gekleurde bloedeiwitten aanmaakten, en ook het hersenvocht werd fluorescent gemaakt. Daardoor kon de stroming van bloed en hersenvocht goed in beeld worden gebracht. Ook maten Nedergaard en collega’s de hoeveelheid noradrenaline (ook fluorescent aangekleurd) die vrijkwam uit de hersenstam.

Noradrenaline is een neurotransmitter, die hersencellen gebruiken om met elkaar te communiceren. Het stofje is daarnaast ook in staat om bloedvaten te vernauwen. En van dat laatste maakt de glymfatische klaring gebruik, blijkt nu.

De onderzoekers ontdekten namelijk dat in de muizen tijdens diepe slaap elke 50 seconden een golf van noradrenaline vrijkwam. En dat kort daarna de hersenbloedvaten samentrokken. Deze ritmische pulsen bleken te leiden tot voortstuwing van het hersenvocht.

Slaapmedicatie

Slaap is dus belangrijk om deze glymfatische pomp in stand te houden en daarmee – letterlijk – voor het schoonspoelen van het brein te zorgen. Maar dan rijst volgens de onderzoekers de volgende vraag: is elke vorm van nachtrust voldoende voor een goed verloop van dit proces?

Nedergaard en collega’s besloten verder te experimenteren. Dit keer kreeg een deel van de muizen het bekende slaapmiddel zolpidem toegediend. De dieren vielen – uiteraard – sneller in slaap, maar de hoeveelheid noradrenaline dat in golven vrijkwam was maar liefst de helft lager dan in de niet-behandelde muizen. Ook nam bij hen de snelheid van het hersenvochttransport met 30 procent af.

Controverse aangepakt

De bevindingen suggereren dat het gebruik van slaapmedicatie de werking van de glymfatische klaring verstoord. In ieder geval bij muizen. Maar aangezien mensen ook zo’n systeem bezitten, zou voor hen hetzelfde kunnen gelden.

“Deze studie van Maiken Nedergaard geeft ons een prachtig nieuw begrip van hoe de hersenen worden schoongespoeld tijdens slaap”, vertelt neurofysioloog Rogier Min van het Amsterdam UMC, die zelf ook onderzoek doet naar vloeistofstromen in het brein. “Vijftien jaar geleden kwam deze onderzoeker al met de suggestie van het bestaan van het glymfatische systeem. En dat dit proces beter verloopt tijdens de slaap.”

“Rondom deze ideeën is altijd veel controverse geweest”, vervolgt hij. “Een belangrijk kritiekpunt was dat er geen duidelijk mechanisme was dat kon verklaren hoe de vloeistof door de hersenen wordt rondgepompt. Dat probleem wordt nu in dit nieuwe onderzoek op elegante wijze aangepakt.”

Spannend vervolgonderzoek

Volgens Min is de studie technisch gezien goed uitgevoerd. “Het tegelijkertijd meten van bloedvaten en vloeistofstromen in wakkere muizen, die vervolgens tijdens het experiment in slaap vallen, is superuitdagend. Maar dankzij fluorescentie, geavanceerde microscopie-technieken en talloze controle-experimenten is het gelukt. Daardoor staan de resultaten sterk!”

Hoewel het onderzoek is gedaan in proefdieren is de vertaalslag naar de mens heel interessant, aldus Min. “Steeds meer onderzoek laat zien dat glymfatische spoeling belangrijk is voor een goede werking van het brein. En dat aantasting ervan betrokken is bij het ontstaan van hersenziekten, waaronder de ziekte van Alzheimer. De studie opent de weg naar allerlei spannend vervolgonderzoek.”

Bronnen: Cell, Cell Press via EurekAlert!

Beeld: Nadia Alzoubi and Natalie Hauglund

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!